(安徽省·水利部淮河水利委員會(huì)水利科學(xué)研究院 合肥 230088 淮河水利委員會(huì) 蚌埠 233001)
安徽省鳳臺(tái)縣地處淮南西部,淮河中游沿岸,面積1100km2,轄16個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)1個(gè)經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū),73萬(wàn)人口。耕地面積461km2,主要種植作物為水稻。至2019年底,全縣設(shè)計(jì)灌溉面積、有效灌溉面積分別為66.05、60.1萬(wàn)畝,其中大型提水灌區(qū)為永幸河灌區(qū),設(shè)計(jì)灌溉面積、有效灌溉面積分別為55、50萬(wàn)畝;中型提水灌區(qū)為岳張集、新集灌區(qū)灌區(qū),設(shè)計(jì)灌溉面積分別為5.1、5.5萬(wàn)畝,有效灌溉面積分別為4.7、5.0萬(wàn)畝;100畝以上小型自流灌區(qū)為龍茅灌區(qū),設(shè)計(jì)灌溉面積、有效灌溉面積分別為0.45、0.4萬(wàn)畝。
依據(jù)2016年《全國(guó)農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算分析技術(shù)指導(dǎo)細(xì)則》《安徽省農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算實(shí)施方案》要求,選取大型提水灌區(qū)1處,中型提水灌區(qū)2處,小型自流引水灌區(qū)1處作為樣點(diǎn)灌區(qū),覆蓋率達(dá)100%。選取36塊典型田塊。
2.2.1 樣點(diǎn)灌區(qū)系數(shù)測(cè)算
根據(jù)《全國(guó)灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算分析技術(shù)指導(dǎo)細(xì)則》中的“首尾測(cè)算分析法”進(jìn)行計(jì)算,樣點(diǎn)灌區(qū)凈灌溉用水總量除以樣點(diǎn)灌區(qū)毛灌溉用水總量,計(jì)算公式如下:
式中:ηw—灌溉水利用系數(shù);Wj—凈灌溉用水總量,m3;Wa—毛灌溉用水總量,m3。
(1)典型田塊某次的畝均凈灌溉用水量
參考《安徽省農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算實(shí)施方案》,對(duì)比分析“直接測(cè)量法”“觀(guān)測(cè)分析法”計(jì)算的典型田塊某次的畝均凈灌溉用水量,選取適用值。
①直接測(cè)量法
淹水灌溉:分別測(cè)量記錄典型田塊第i次灌溉灌前、灌后24h的田面水深,計(jì)算公式如下:
式中:w田凈i—典型田塊第i次灌溉的畝均凈灌溉用水量,m3/畝;h1、h2—某次灌水前、灌水24h后典型田塊田面水深,mm。
濕潤(rùn)灌溉:分別測(cè)量記錄典型田塊第i次灌溉灌前、灌后24h的田間土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層土壤含水率,計(jì)算公式如下:
式中:w田凈i含義同上;H—典型田塊在灌水期的土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層深度(0~10、10~20、20~30、30~40cm),mm;γ—所測(cè)土壤干容重,g/cm3;γ水—水的容重,一般可取1,g/cm3;θg1、θg2—第i次灌水前、灌水24h 后典型田塊計(jì)劃濕潤(rùn)層內(nèi)土壤質(zhì)量含水率,%。
水稻育秧期內(nèi)的畝均凈灌溉用水量按秧田與本田的面積比例折算到水稻年內(nèi)生育期畝均凈灌溉用水量。累加作物各次灌溉的畝均凈灌溉用水量得到其年畝均凈灌溉用水量,計(jì)算公式為:
式中:w田凈—某作物年畝均凈灌溉用水量,m3/畝;n —該作物年內(nèi)灌水次數(shù),次。
②觀(guān)測(cè)分析法
考慮到鳳臺(tái)縣作物種植情況,本文只介紹對(duì)水稻灌區(qū)凈灌溉用水量的觀(guān)測(cè)分析方法。水稻的凈灌溉需水量分為蒸發(fā)蒸騰量、泡田水量、滲漏水量。其凈灌溉定額計(jì)算式為:
式中:Mi—水稻凈灌溉定額,mm;ETc—水稻的作物需水量,mm;Pe—有效降雨量(水稻全生育期內(nèi)),mm;Fd—水稻全生育期滲漏量,mm;Mo—插秧前的泡田定額,mm;Ge—地下水利用量(水稻全生育期內(nèi)),mm。
(2)樣點(diǎn)灌區(qū)凈灌溉用水總量
Wj累加各樣點(diǎn)灌區(qū)內(nèi)各種作物的畝均凈灌溉用水量與其灌溉面積的乘積。
(3)樣點(diǎn)灌區(qū)毛灌溉用水總量
Wa通過(guò)實(shí)際計(jì)量確定。
2.2.2 各區(qū)域灌區(qū)系數(shù)計(jì)算
鳳臺(tái)縣范圍內(nèi)大型灌區(qū)、小型灌區(qū)均選為樣點(diǎn)灌區(qū),本文只介紹中型灌區(qū)系數(shù)計(jì)算方法:采用算術(shù)平均法分別計(jì)算3個(gè)檔次(1~5萬(wàn)畝、5~15萬(wàn)畝、15~30萬(wàn)畝)中型樣點(diǎn)灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù),然后與對(duì)應(yīng)檔次中型灌區(qū)毛灌溉用水總量進(jìn)行加權(quán)平均,計(jì)算公式如下:
式中:η中—中型灌區(qū)農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù);η1-5、η5-15、η15-30—分別為1~5、5~15、15~30萬(wàn)畝灌區(qū)農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù);W毛1-5、W毛5-15、W毛15-30—分別為1~5、5~15、15~30萬(wàn)畝灌區(qū)的年毛灌溉用水總量,萬(wàn)m3。
2.2.3 縣區(qū)系數(shù)計(jì)算
通過(guò)上述方法計(jì)算出各個(gè)規(guī)模灌區(qū)的灌溉水有效利用系數(shù)與其年毛灌溉用水總量進(jìn)行加權(quán)平均得縣級(jí)農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù),計(jì)算公式為:
表1 鳳臺(tái)縣2017—2019年各類(lèi)型灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)表
表2 鳳臺(tái)縣2017—2019年灌溉水利用系數(shù)表
圖1 鳳臺(tái)縣2017—2019年各類(lèi)型灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)趨勢(shì)圖
式中:ηw大型、ηw中型、ηw小型—分別為區(qū)域大、中、小型灌區(qū)的農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)。Wa大型、Wa中型、Wa小型分別為大、中、小型灌區(qū)的年毛灌溉用水總量,萬(wàn)m3。
本文直接量測(cè)法所用數(shù)據(jù)來(lái)源:按《全國(guó)灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算分析技術(shù)指導(dǎo)細(xì)則》《安徽省農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算實(shí)施方案》要求對(duì)實(shí)測(cè)工作人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn),并在后期進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo),實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)真實(shí)可靠;觀(guān)測(cè)分析法所用實(shí)測(cè)逐日氣象資料由鳳臺(tái)縣水利局提供,數(shù)據(jù)來(lái)源真實(shí)可靠。結(jié)合實(shí)測(cè)與觀(guān)測(cè)分析計(jì)算,鳳臺(tái)縣2017—2019年度各類(lèi)型灌區(qū)系數(shù)測(cè)算結(jié)果見(jiàn)表1、圖1,鳳臺(tái)縣2017—2019年度系數(shù)測(cè)算結(jié)果見(jiàn)表2。
由表1及圖1可知,鳳臺(tái)縣各類(lèi)型灌區(qū)農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)在2017—2019年均呈遞增趨勢(shì),在明顯可看出各類(lèi)型灌區(qū)遞增趨勢(shì)小型灌區(qū)>中型灌區(qū)>大型灌區(qū),在年際間,其大小也是小型>中型>大型,說(shuō)明對(duì)灌溉水的利用的效率也是小型灌區(qū)>中型灌區(qū)>大型灌區(qū),同時(shí)也說(shuō)明灌區(qū)改造工程的實(shí)施和水資源管理的日漸規(guī)范對(duì)小型灌區(qū)的影響最大、中型灌區(qū)其次、大型灌區(qū)相對(duì)小一些。
鳳臺(tái)縣農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)在2017—2019年亦呈遞增趨勢(shì),2018年較2017年提升了0.36%、2019年較2018年提升了0.53%,增幅逐年在增加,說(shuō)明鳳臺(tái)縣實(shí)施的灌區(qū)改造、維護(hù)工程以及水資源管理的嚴(yán)格執(zhí)行對(duì)鳳臺(tái)縣農(nóng)田灌溉水的利用效率有很大的提升。
(1)本文測(cè)算方法嚴(yán)格按《全國(guó)灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算分析技術(shù)指導(dǎo)細(xì)則》《安徽省農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算實(shí)施方案》的要求,測(cè)算方法合理。
(2)分析測(cè)算數(shù)據(jù)來(lái)源真實(shí)可靠,計(jì)算結(jié)果能較好地反應(yīng)鳳臺(tái)縣各年度灌溉水的利用效率。雖然全縣已經(jīng)建設(shè)了高效節(jié)水灌溉工程,但經(jīng)過(guò)實(shí)地考察,其灌溉時(shí)基本沒(méi)有按照節(jié)水灌溉制度進(jìn)行灌溉,其灌溉管理并不完善,因此,高效節(jié)水板塊沒(méi)有納入此次分析計(jì)算。
(3)從2017—2019年,鳳臺(tái)縣灌溉水有效利用系數(shù)從0.561 提升到0.566,提升了0.89%。盡管全縣系數(shù)呈增長(zhǎng)趨勢(shì),但總體來(lái)說(shuō),鳳臺(tái)縣的農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)較低,還有很大的提升空間■